尤 源，劉成林，沈法華

（鹽城師范學院物理科學與電子技術學院，江蘇鹽城224002）

傳感器技術已成為現(xiàn)代電子信息技術的關鍵技術之一，其應用范圍極其廣泛，涉及學科門類較多。傳感器實驗課程對培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、觀察、分析、研究問題，并最終解決問題的能力，起著重要作用，是一門具有很強實踐性的課程[1]。

但傳統(tǒng)的傳感器實驗教學，一般都采取“按部就班”的方法，學生必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成既定的實驗項目，這樣極大地限制了學生的主動性和積極性，不利于培養(yǎng)學生的綜合能力。傳感器開放實驗教學，不僅能彌補傳統(tǒng)實驗教學的不足，達到培養(yǎng)學生綜合能力的目的，而且能夠提高儀器設備的利用率，充分發(fā)揮實驗室的資源優(yōu)勢，促進傳感器實驗課程教學改革，提高傳感器實驗教學的質(zhì)量[2～3]。

經(jīng)過多年的摸索和嘗試，鹽城師范學院傳感器實驗室開放實驗取得了良好的教學效果。本文總結學院這方面的經(jīng)驗和體會，期望對傳感器開放實驗教學起到推動作用。

1 開放實驗現(xiàn)存的問題

與傳統(tǒng)的傳感器實驗教學相比，開放實驗對于培養(yǎng)學生的綜合能力有極大優(yōu)勢。目前，理工科院校的傳感器實驗室通過開放實驗項目等形式，對學生進行開放，取得了一些成效?？傮w上講，開放時間逐漸變長，開放內(nèi)容更廣泛，實驗對象更多，獲益學生越來越多。

在此過程中，也出現(xiàn)一系列的問題。主要表現(xiàn)在如下方面：

（1）傳感器儀器維護工作量加大。傳感器實驗室的開放，方便了學生，使其能夠聯(lián)系實際學到很多知識，尤其是各種操作技能得到很大提高，儀器利用率也得到了提高。但由于學生實際動手能力水平參差不齊，這樣就難免會不同程度地造成設備損壞，增加設備維護的費用、難度和工作量。另外，由于傳感器實驗內(nèi)容的不一致性，涉及到的實驗設備也比較多，也增加了設備維護的難度和工作量；

（2）教師的指導力量的要求變高。傳感器實驗室開放后，實驗內(nèi)容多變，學生隨時會提出各種各樣的問題，這就要求實驗指導教師的知識面要寬，知識更新要快，既要有扎實的理論基礎，又要有豐富的實驗經(jīng)驗。另外，實驗時間的延長，也使得實驗指導力量顯得不足。

（3）學生對開放實驗的認識和參與不足。由于學生自身的認識不足，再加上管理制度的不到位，傳感器實驗室的開放往往會出現(xiàn)一頭熱一頭冷的局面。學校積極動員教師和實驗室管理人員做好實驗室的開放和開放實驗的指導工作，而學生卻缺乏參與意識，開放的實驗室只能迎來少量的參與者，甚至無人參與，達不到預期效果。

（4）經(jīng)費與教師的付出相差較大。傳感器實驗室開放后，教師和實驗室工作人員都是利用課余時間乃至于休息日開放實驗室，進行實驗教學的輔導工作，教師和實驗室工作人員的工作量增加了，這些超額的工作量如何付酬，經(jīng)費從何而來，也就成為實驗室開放所帶來的新問題。

2 開放實驗教學的探索和實踐

開放實驗，就是要打破傳統(tǒng)實驗方法，實現(xiàn)全方位的開放。為了有效解決傳感器開放過程中出現(xiàn)的諸多問題和不足之處，我們在實驗對象的選擇、實驗時間的設置、實驗內(nèi)容和實驗教學方式選取等方面，做了大量的嘗試和實踐工作，試圖探索出適合于學校實驗室開放的新途徑。

2.1 設立教師和學生的激勵機制

傳感器開放實驗，是一項系統(tǒng)工程，學校已初步建立了實驗室資源的配置、實驗隊伍建設、科學規(guī)范的管理制度。

（1）建立開放基金，保證實驗經(jīng)費。學校每學期按照實驗室開放實驗接待的人數(shù)、實驗項目數(shù)、實驗難度等因素，計算教師實驗津貼和相關的實驗費用，以及通過開放實驗項目立項給予科研經(jīng)費和一定的教學工作量。

（2）吸收學生參與管理。讓高年級優(yōu)秀學生通過勤工儉學參與實驗室的管理、實驗輔導和值班，解決實驗指導力量不足的問題。

（3）設置創(chuàng)新學分，引導學生參與。學校從培養(yǎng)方案上做文章，設置創(chuàng)新學分，將開放實驗納入學生實驗教學環(huán)節(jié)，鼓勵學生利用課余時間參加實驗室開放活動，引導學生參與。學生參加開放實驗的成績，經(jīng)考核及格后取得學分，作為實踐性課程學分，跨學院參加開放實驗取得的學分，也可代替公共選修課的學分。對參加開放實驗中表現(xiàn)突出的，或完成具有獨創(chuàng)性成果的學生，與學生的獎學金評審掛鉤。

采取上述措施后，激起了教師和學生的參與熱情，達到預期的目的。

2.2 實驗對象和時間上的開放

傳感器開放實驗室，就是要充分利用實驗條件，對實驗室進行全面開放，開放的對象包括全體教師和學生，不僅給開設課程的學生開放，而且要對其他有興趣的學生開放，也對科研中需要用到傳感器實驗設備的教師開放。這樣，就提高了實驗設備的利用率。實驗時間的開放，就是要在學生規(guī)定的課程時間外，對實驗時間進行全天開放。改變學生實驗由教務處統(tǒng)一安排和實驗時間固定的傳統(tǒng)實驗模式，學生可以在課余的任何時間內(nèi)，選做實驗，實驗室為學生提供條件和場所。

由于學校傳感器課程建立網(wǎng)絡課程，可以很方便地讓學生進行預約實驗。教師可以公布和協(xié)調(diào)開放時間。參加傳感器實驗的學生，可以上網(wǎng)預約登記，教師協(xié)調(diào)好時間后，在網(wǎng)上公布預結果。周末學生和教師有較多的空余時間，可以利用這兩天時間完成傳感器開放實驗。為更加方便學生業(yè)余實驗活動，對于某些較定型的實驗內(nèi)容所需工具和材料（如電烙鐵、插接面包板和部分集成塊），學生可以登記借出使用。

2.3 實驗內(nèi)容上的開放

當前，絕大多數(shù)高校傳感器實驗內(nèi)容，都由傳感器實驗室老師確定，不能根據(jù)學生的專業(yè)和興趣自己選定，這種模式極大地限制了學生的主觀能動性，不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實驗內(nèi)容的開放，就是要對學生所做實驗項目，根據(jù)實驗室的具體條件進行全面開放，學生完全根據(jù)自己的實際情況選擇實驗內(nèi)容。學生也可根據(jù)自己的愛好，改進和制作實驗儀器。我們在虛擬技術、matlab軟件，以及其它相關新技術方面做了一些有益的嘗試。

（1）與labview虛擬技術相結合。虛擬儀器是智能儀表發(fā)展的新階段。測量儀器的主要功能是由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等三大部分組成。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分析和顯示完全用PC的軟件來完成。因此，只要額外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就可與PC組成測量儀器。這種基于PC的測量儀器成為虛擬儀器。在虛擬儀器中，使用同一個硬件系統(tǒng)，只要應用不同的軟件編程，就可等到功能完全不同的測量儀表。

因此，把labview虛擬技術與傳感器技術結合起來，給學生完成與虛擬采集相關的實驗內(nèi)容，不僅讓學生了解新的虛擬儀器技術，也豐富了傳感器開放實驗的內(nèi)容，不斷鼓勵學生設計和開發(fā)新的傳感器測量儀，極大的增強了學生對開放實驗的興趣。我們讓學生利用虛擬儀器技術編寫溫度、濕度、壓力等傳感器在線虛擬采集系統(tǒng)，這樣就充分調(diào)動了學生的積極性，有利于學生能力的提高。

（2）與MATLAB、origin等數(shù)據(jù)處理軟件結合。通常學生利用坐標紙進行作圖，采用人工計算的辦法進行處理實驗數(shù)據(jù)。其實，對于電子信息工程等專業(yè)的學生，已開設了MATLAB課程，學生也學習過origin、excel等數(shù)據(jù)處理軟件，可以讓學生利用電腦進行處理傳感器實驗數(shù)據(jù)。這樣一方面有利于傳感器數(shù)據(jù)的標定，另一方面也提高了學生的實驗數(shù)據(jù)處理效率和軟件編程的能力。

（3）與其他電子課程相結合進行硬件電路設計。傳感器實驗室可進行40多個傳感器實驗，具有種類繁多的傳感器器件，這對電子和電氣類的學生經(jīng)常要進行單片機、嵌入式系統(tǒng)等硬件電路設計很有幫助，傳感器實驗室可以對這部分同學進行開放，讓他們在更好的條件下完成相關電子課程的硬件電路的設計。也就是說，傳感器實驗室開發(fā)的實驗內(nèi)容，不僅僅是本課程的，也可以是相關課程的，只要學生需要通過預約和登記，實驗中心統(tǒng)一協(xié)調(diào)，可以最大限度地滿足學生的需要。

2.4 實驗形式上的開放

傳感器開放實驗形式，通常有兩種類型：一類是實驗室給出開放實驗項目，或開放實驗的名稱，由學生選做；另一類是由學生自己有科研課題或設計開放實驗項目，教師協(xié)助和指導學生完成。

2.4.1 教師定題，時間放開

這類實驗，主要是為加強基礎實驗內(nèi)容的訓練和提高學生實驗技能素質(zhì)而設計的。在時間上對學生開放的同時，初步培養(yǎng)學生獨立安排學習的意識。在這類實驗中，教師一方面對學生的選題和時間安排提出意見和建議，另一方面，教師在實驗過程中對實驗不做講解，只對實驗過程中需要注意的問題予以強調(diào)。這種形式的開放實驗，目的比較明確，實驗教師對實驗過程的掌控也比較容易，對實驗室開放工作剛起步的學?；虻湍昙墝W生比較適合。

（1）與綜合性和設計性實驗相結合。根據(jù)教學培養(yǎng)要求，通常傳感器綜合性和設計性實驗，明顯高于基礎實驗教學要求，實驗項目所需的實驗時間，要超過正常的教學課時。我們可以采用開放性實驗與綜合性、設計性實驗相結合的辦法，來解決該問題?？梢园研枰獣r間較多、儀器準備耗時、實驗技巧較高的實驗，留到開放實驗中去做。這類實驗的目的，主要鍛煉培養(yǎng)學生的動手和工程實踐能力，實驗項目可以選做，也可以多做。這樣讓學生有足夠的構思、準備和操作的時間，讓實驗質(zhì)量完成得更好。比如利用固態(tài)圖像傳感器CCD和莫爾條紋，來對某微位移的檢測實驗。

（2）學生參與傳感器實驗室開放實驗項目。我校傳感器器實驗室，每學期積極申報學生感興趣傳感器開放實驗項目，通過教務網(wǎng)絡向?qū)W生公布，學生在網(wǎng)上回答對教師的兩個專業(yè)問題后，向傳感器開放實驗室提出申請，就可以參與到開放實驗項目當中。比如我們開設的激光、紅外、超聲波等多種位移傳感器的數(shù)據(jù)融合技術的項目研究，學生參與人數(shù)很多，效果也很好。

2.4.2 學生選題，自主實驗

學生根據(jù)課堂上所學的內(nèi)容，根據(jù)實驗室的儀器設備的條件，自行確定實驗課題，也可以根據(jù)自己的興趣愛好，自行擬定科技活動課題，結合實驗室的方向和條件，聯(lián)系相應的實驗室和指導教師開展小發(fā)明、小制作、小論文等的實驗活動。在開放式的實驗研究中，學生可能為了觀察某種現(xiàn)象或者驗證某種設想，也可能根據(jù)所學的專業(yè)知識，設計并且實現(xiàn)具有一定科研開發(fā)目的的實驗項目。無論是哪一種，學生都必須進行獨立的思考。

（1）與學生的各類競賽、社團活動結合。每年都有許多同學，參加全國大學生電子設計大賽、學院組織的電子制作大賽，都可以來申請傳感器實驗室的開放?？赡苡胁糠謪①愅瑢W還沒系統(tǒng)的學過傳感器理論，更沒有做過相關的實驗，可以通過傳感器開放實驗，提前進行傳感器實驗技能的培訓。另外，學校傳感器實驗開放形式相當靈活，比如學校星火科協(xié)學生社團，可以申請開放實驗，對某幾種傳感器進行集中實驗技能的訓練。這樣增強了學生對傳感器開放實驗的認識，加強了對傳感器開放實驗的利用。這幾年，傳感器開放實驗為學校多位學生獲得全國電子設計大賽一等獎和江蘇省賽區(qū)的一、二等獎，起到十分重要的作用。

（2）與學生的科研項目相結合?，F(xiàn)在，越來越多的學生參與到教師的科研項目當中，盡早的進行科研能力的訓練。也有不少學生自己申請學生科研項目，比如江蘇省高等學校大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目、學校給學生開設的科技超市中的創(chuàng)新項目。很多教師和學生的創(chuàng)新項目與傳感器檢測技術有關，他們也可以通過申請傳感器實驗室定期給予開放。

（3）與學生的課程設計和畢業(yè)設計相結合。對于電子信息工程、電氣自動化等專業(yè)的學生，基本每學期都有一周的課程設計時間。另外，每年的畢業(yè)設計期間，有較多的學生需要利用傳感器實驗室的硬件和軟件條件。學生可以提前把實驗方案、所用到的儀器設備等告知實驗室管理人員，加大傳感器實驗儀器的利用率。也可讓高年級的優(yōu)秀學生參與實驗室的管理，實驗輔導和值班，解決實驗指導力量不足的問題。

3 結束語

傳感器實驗室的開放，必須考慮到學生現(xiàn)在的實際水平和實際需求，最大限度地利用實驗室資源。另外，學校教務部門應創(chuàng)造條件，支持傳感器實驗室的開放，完善好一些好的管理制度，保證傳感器開放實驗有序進行。當然，教師也要有敬業(yè)精神和奉獻精神，以學生的能力培養(yǎng)為本，提高實驗教學質(zhì)量。只有教師和學生都認真對待傳感器開放實驗，才能讓開放實驗起到應有的作用。

[1]劉志軍.實驗改革和實施開放實驗模式的創(chuàng)新實踐[J].實驗技術與管理，2006，23(1):17-19.

[2]謝 勇，于 衛(wèi).電氣信息類學科專業(yè)基礎課開放實驗教學探索[J].實驗技術與管理，2005，22(11):111-114.

[3]涂庭亞.創(chuàng)新能力培養(yǎng)是實建設和管理工作的重點[J].實驗室研究與探索，2003，22(2):8-10.